专利名称:一种激光增益晶体柔性散热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种激光增益晶体柔性散热器的技术方案，该方案包括有冷却底座、设置在冷却底座上的增益晶体、上固定罩、顶柔性释热单元、侧柔性释热单元；上固定罩固定在冷却底座上方；顶柔性释热单元设置在上固定罩内；顶柔性释热单元与增益晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在上固定罩和冷却底座之间；侧柔性释热单元与增益晶体侧面接触。该方案结合了热补偿原理、柔性释热原理和微型冷却通道技术，有效提高了增益晶体的耐温冲击性能、抗振动性能和散热能力，能够有效解决大温差、强振动环境下激光器对环境温度和振动的适应性问题。
【专利说明】 一种激光増益晶体柔性散热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是激光器技术，尤其是一种激光增益晶体柔性散热器。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，固体激光器由于其体积小，功率高，寿命长等特点，在光电对抗、大气环境监测、医疗以及光谱学研宄等诸多领域中具有极其广阔的应用前景。采用增益晶体作为泵浦模块的核心器件能够实现极高的泵浦效率，加上其良好的光学和加工性能，结合光参量振荡(OPO)技术，可以产生宽光谱可调谐激光输出，并且将现有的I μπι激光波长转换到中红外3-5 μπι波段。但是如果增益晶体在泵浦光源激发过程中产生的热量不及时带走的话会对晶体安全性造成极大的威胁。为保证出光光学指标，往往还需控制增益晶体的温度范围及分布均匀性。为提高激光器整机的可靠性与环境适应性，需要在保证增益晶体具备足够抗振动性能的同时，保持极高的耐温度冲击性能和良好的散热能力。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种激光增益晶体柔性散热器的技术方案，该方案结合了热补偿原理、柔性释热原理和微型冷却通道技术，有效提高了增益晶体的耐温冲击性能、抗振动性能和散热能力，能够有效解决大温差、强振动环境下激光器对环境温度和振动的适应性问题。
[0004]本方案是通过如下技术措施来实现的:一种激光增益晶体柔性散热器，包括有冷却底座、设置在冷却底座上的增益晶体、上固定罩、顶柔性释热单元、侧柔性释热单元；上固定罩固定在冷却底座上方；顶柔性释热单元设置在上固定罩内；顶柔性释热单元与增益晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在上固定罩和冷却底座之间；侧柔性释热单元与晶体侧面接触。
[0005]作为本方案的优选:顶柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片与增益晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
[0006]作为本方案的优选:侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片与增益晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
[0007]作为本方案的优选:上固定罩内设置有上冷却通道；冷却底座内设置有下冷却通道。
[0008]作为本方案的优选:上冷却通道和下冷却通道之间联通。
[0009]作为本方案的优选:缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合增益晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2_3mm范围内。
[0010]作为本方案的优选:上冷却通道和下冷却通道内设置有微型散热片；微型散热片的厚度为0.1-0.3mm。
[0011]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中通过微型冷却通道设计技术，能够有效提高散热器散热性能和晶体表面温度分布的均匀性，保证晶体组件安全、可靠的工作；通过柔性释热元件的不同参数的设计，可以适应不同尺寸规格的晶体和不同环境温度和工作温度的冲击；通过热补偿原理和柔性释热原理的结合，能够保证器件具备足够的热适应性能的同时，保证器件具备足够的刚度以抵抗不同的振动环境。
[0012]由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
[0014]图中，I为冷却底座，2为上固定罩，3为顶柔性释热单元，4为侧柔性释热单元，5为接触片，6为缓冲部件，7为预紧结构，8为上冷却通道，9为下冷却通道，10为增益晶体。
【具体实施方式】
[0015]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个【具体实施方式】，并结合其附图，对本方案进行阐述。
[0016]通过附图可以看出，本方案包括有冷却底座、设置在冷却底座上的增益晶体、上固定罩、顶柔性释热单元、侧柔性释热单元；上固定罩固定在冷却底座上方；顶柔性释热单元设置在上固定罩内；顶柔性释热单元与增益晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在上固定罩和冷却底座之间；侧柔性释热单元与增益晶体侧面接触；顶柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片与增益晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力；侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片与增益晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力；上固定罩内设置有上冷却通道；冷却底座内设置有下冷却通道；上冷却通道和下冷却通道之间联通；缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2-3_范围内；上冷却通道和下冷却通道内设置有微型散热片；微型散热片的厚度为0.1-0.3_。
[0017]本方案的散热流道系统应用了微型冷却通道设计技术，能够有效提高结构的散热效能质量比，尤其适用于小型化、轻量化要求较高的情况。增益晶体置于经过精密抛光处理的高精度冷却底座台阶安装面上，通过上固定罩固定顶柔性释热单元和侧柔性释热单元压紧增益晶体的非光学表面。柔性释热单元在一定的柔性预压力作用下可靠的夹紧增益晶体，从而保证晶体组件的抗振动能力。在选材与尺寸设计上，柔性释热单元充分考虑了整体结构的热变形匹配，从而尽最大可能的减少因温度冲击传递到增益晶体上的热致应力。当环境温度发生变化或工作状态下增益晶体因产生废热不能够备及时带走而承受温度冲击时，柔性释热单元通过自身的调节，将大于设计预压应力阈值的热致应力吸收掉，从而保证晶体的安全。
[0018]柔性释热单元由接触片、缓冲部件和预紧机构三部分组成；接触片直接与增益晶体接触，其接触表面尺寸精度及粗糙度要求极高，需小于Ra0.8以提高接触精度。材料采用高导热紫铜以尽可能避免出现局部温度场对N增益晶体温度的均匀性造成影响；缓冲部件采用高弹性硅胶，为增益晶体出现过大热致应力时提供应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的设计预紧。
[0019]整个器件设计过程中充分考虑各部位不同材料热膨胀系数的不同，配合尺寸设计从而实现柔性功能，从而具备极高的温度适应性和抗振动能力。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:包括有冷却底座、设置在冷却底座上的增益晶体、上固定罩、顶柔性释热单元、侧柔性释热单元；所述上固定罩固定在冷却底座上方；所述顶柔性释热单元设置在上固定罩内；所述顶柔性释热单元与增益晶体顶面接触；所述侧柔性释热单元设置在上固定罩和冷却底座之间；所述侧柔性释热单元与增益晶体侧面接触。2.根据权利要求1所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述顶柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；所述接触片与增益晶体接触；所述缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；所述预紧机构为器件提供合理的预紧力。3.根据权利要求1所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；所述接触片与增益晶体接触；所述缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；所述预紧机构为器件提供合理的预紧力。4.根据权利要求1所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述上固定罩内设置有上冷却通道；所述冷却底座内设置有下冷却通道。5.根据权利要求4所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述上冷却通道和下冷却通道之间联通。6.根据权利要求2或3所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合增益晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2-3_范围内。7.根据权利要求4所述的一种激光增益晶体柔性散热器，其特征是:所述上冷却通道和下冷却通道内设置有微型散热片；所述微型散热片的厚度为0.1-0.3_。
【文档编号】H01S3-042GK204290017SQ201420775508
【发明者】严从林, 张卫, 陈永亮, 刘军, 彭跃峰, 崔鼎, 吴春霞, 柳丽卿, 闫峰 [申请人]中国工程物理研究院应用电子学研究所